Karina Persson

I vår forskning studerar vi hur bakterier binder till, och interagerar med, andra bakterier samt de mekanismer de använder under infektion. I vår forskning undersöker vi struktur och funktion av några av de proteiner bakterierna använder sig av till detta.

Vi använder biokemiska metoder i kombination med strukturbiologi för att studera bakterieproteiner. Vårt främsta verktyg är proteinkristallografi, i kombination med andra tekniker som biokemiska metoder, cellstudier och elektronmikroskopi.

Det här är några av de projekt vi arbetar med:

1.     Ytproteiner som uttrycks av Gram-positiva bakterier

Gram-positiva bakterier är de första bakterierna som koloniserar tänderna när den orala biofilmen (tandplack) bildas. De första bakterierna påverkar vanligtvis den orala hälsan på ett positivt sätt. Om miljön och sammansättningen av biofilmen senare ändras kan det tyvärr leda till karies och tandlossning. Vi har studerat struktur och funktion av ett ytprotein, Antigen I/II (AgI/II) som finns hos orala streptokocker och som är viktiga för att streptokocken ska få fäste i biofilmen. AgI/II är ett mycket stort protein och vi har löst strukturen av ett flertal av dess domäner från Streptcoccus gordonii, Streptococcus mutans och även Streptococcus pyogenes. En annan Gram-positiv bakterie som är en av de första kolonisatörerna av tandytan är Actinomyces oris. Den använder långa ytbunda proteinpolymerer, fimbrier, för att binda till andra bakterier, celler och ytor. Vi har löst kristallstrukturerna av en av dessa fimbriekomponenter, FimP, samt det enzym, sortas, som ansvarar för att fimbrieproteinerna polymeriseras. I både FimP och AgI/II har vi upptäckt att proteinerna stabiliseras av isopeptidbindningar, dvs amidbindingar mellan sidokedjorna lysin och aparagin/asparaginsyra. Dessa bindningar används specifikt av Gram-positiva bakterier för att stabilisera de ytproteiner som måste kunna utstå mycket mekanisk påverkan. A. oris är dessutom en flitig användare av disulfidbindingar, vilket streptokocker inte är. Därför intresserar vi oss också av den biokemiska process som används av bakterier för att bilda disulfidbindningar.

2.     Porphyromonas gingivalis fimbrier

Porphyromonas gingivalis är en Gram-negativ bakterie som tillhör de sena kolonisatörerna av den orala biofilmen. Den orsakar inflammation och tandlossning. Eftersom den kan gömma sig från vårt immunsystem är den också känd för att vara inblandad i andra sjukdomar så som cancer, kardiovaskulära sjukdomar och t o m Alzheimers. P. gingivalis har två olika fimbrier på sin yta, FimA och Mfa1 (båda är typ- V fimbrier). De är viktiga både för att binda till våra celler under infektion och till att fästa till de tidiga kolonisatörerna i den orala biofilmen. Vi har löst strukturen av de fem proteiner som ingår i Mfa1 fimbrien, Mfa1-5. I Mfa5 hittade vi bevis på horisontell genöverföring då proteinets struktur var mycket likt adhesiner som tidigare hittats hos streptokocker. Proteinet visade sig t o m ha en isopeptidbinding, vilket är den första som observerats i ett protein uttryckt av en Gram-negativ bakterie. Eftersom vi fortfarande inte vet hur proteinerna polymeriseras till en lång fimbrie vill vi även kartlägga den slutliga strukturen med hjälp av elektronmikroskopi.

3.     Lipidering och transport av proteiner

Innan fimbrieproteinerna som bygger upp FimA och Mfa1 hos P. gingivalis polymeriseras transporteras de från bakteriens inre membran till det yttre som ett lipiderat pre-protein. Det innebär att en eller flera fettsyror binds till proteinets N-terminal vilket senare utgör en signal till transportsystemet (LolACDE) att proteinet ska transporteras över periplasman. Lipidering och transport av lipiderade proteiner är biokemiska processer som är viktiga för alla Gram-negativa bakteriers överlevnad och kan därför utgöra mål för framtida antibakteriella substanser. Vi studerar därför struktur och funktion av både transportproteinerna och de enzymer som adderar fettsyror till pre-proteinernas N-terminal.  

4.     Cytotoxiner från Vibrio cholerae

Vibrio cholerae producerar ett cytotoxin som består av tre likande proteiner, MakA, MakB och MakE. De transporteras genom bakteriens flagell varefter de penetrerar värdcellens membran. Det är främst MakA som gör att de kan sätta sig i membranet. MakA har en hydrofob region som är dold i den lösliga formen av proteinet (den form som vi strukturbestämt med röntgenkristallografi). När MakA kommer i kontakt med membranet sker en stor konformationsändring varpå de hydrofoba delarna bildar två transmembrana helixar som kan sätta sig i membranet på värdcellen. MakA kan själv orsaka att apoptos men tillsammans med MakE och MakB bildas ett komplex, MakABE, ett trepartstoxin

Läs mer om forskningsprojekten